論文の概要: Sensing orbital hybridization of graphene-diamond interface with a single spin

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.09540v1
• Date: Tue, 16 May 2023 15:30:37 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-17 14:20:22.882508
• Title: Sensing orbital hybridization of graphene-diamond interface with a single spin
• Title（参考訳）: 単一スピンによるグラフェン-ダイヤモンド界面のセンシング軌道ハイブリダイゼーション
• Authors: Yucheng Hao, Zhiping Yang, Zeyu Li, Xi Kong, Wenna Tang, Tianyu Xie, Shaoyi Xu, Xiangyu Ye, Pei Yu, Pengfei Wang, Ya Wang, Zhenhua Qiao, Libo Gao, Jian-Hua Jiang, Fazhan Shi, Jiangfeng Du
• Abstract要約: ここでは, ダイヤモンド中の窒素空孔中心との弱い磁気相互作用に基づいて, 界面電子の新たな実験的検出を行う。 界面電子上の無視可能な摂動により、それらの物理的性質はNVスピンコヒーレンス時間によって明らかにできる。 本研究は、弱い磁気相互作用を持つ界面電子状態の顕微鏡的探究への新たな道を開く。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 15.460907662248053
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Interfacial interactions are crucial in a variety of fields and can greatly affect the electric, magnetic, and chemical properties of materials. Among them, interface orbital hybridization plays a fundamental role in the properties of surface electrons such as dispersion, interaction, and ground states. Conventional measurements of electronic states at interfaces such as scanning tunneling microscopes are all based on electric interactions which, however, suffer from strong perturbation on these electrons. Here we unveil a new experimental detection of interface electrons based on the weak magnetic interactions between them and the nitrogen-vacancy (NV) center in diamond. With negligible perturbation on the interface electrons, their physical properties can be revealed by the NV spin coherence time. In our system, the interface interaction leads to significant decreases in both the density and coherence time of the electron spins at the diamond-graphene interface. Furthermore, together with electron spin resonance spectra and first-principle calculations, we can retrieve the effect of interface electron orbital hybridization. Our study opens a new pathway toward the microscopic probing of interfacial electronic states with weak magnetic interactions and provides a new avenue for future research on material interfaces.
• Abstract（参考訳）: 界面相互作用は様々な分野で重要であり、材料の電気的、磁気的、化学的性質に大きな影響を与える。 その中でも、界面軌道のハイブリッド化は、分散、相互作用、基底状態などの表面電子の性質に基本的な役割を果たす。 走査型トンネル顕微鏡などの界面における電子状態の測定は、いずれも電子の強い摂動に苦しむ電気的相互作用に基づいている。 ここでは、ダイヤモンド中の窒素空孔(NV)中心との弱い磁気相互作用に基づく界面電子の新たな実験的検出を行う。 界面電子の無視摂動により、それらの物理的性質はNVスピンコヒーレンス時間によって明らかにできる。 この系では、界面相互作用は、ダイヤモンド-グラフェン界面における電子スピンの密度とコヒーレンス時間の両方を著しく減少させる。 さらに、電子スピン共鳴スペクトルや第一原理計算とともに、界面電子軌道ハイブリダイゼーションの効果を回収することができる。 本研究は,磁性相互作用の弱い界面電子状態の顕微鏡探査への新たな道を開き,今後の材料界面の研究への新たな道筋を提供する。

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